水源热泵系统节能环保 将成可靠的空调能源方式

1、水源热泵系统节能环保 将成可靠的空调能源方式 (2009-6-25 16:05:48) 分类：暖通 标签：采暖 供热 | 一、水源热泵系统的节能性    以采暖运行为例，目前采暖方式有集中锅炉房供热方式、热电厂供热方式、分户燃气采暖方式，水源热泵方式有利用井水、江、河、湖泊水及工业余热的形式；也有利用自来水的冬季要辅助加热的方式。它们的耗能量见表1。耗能量的比较 表1采暖方式   现有住宅建筑 节能建筑耗能量 折算至标准煤 耗能量 折算至标准煤集中锅炉房 25.08Kg/m2.年25.08Kg/

2、m2.年 12.41Kg/m2.年 12.41Kg/m 2.年热电厂 13.96Kg/m2.年 13.96Kg/m2.年 9.03Kg/m2.年 9.03Kg/m 2.年分户燃气采暖 10.6Nm3/m2.年 13.02Km3/m2.年 6.86Nm3/m2 .年 8.43Kg/m2.年水源热泵(井水、河、湖水) 22.46kwh/m2.年 9.16Kg/m2 .年 14.54kwh/m2.年 5.93Kg/m2.年水源热泵(加辅助热源) 22.46kwh/m2.年4.34Kg/m2.年 13.5Kg/m2 .年 14.54kwh/m2.年2.

3、81Kg/m2.年 8.74Kg/m2.年表1的计算依据：.住宅建筑为北京市多层住宅，现有建筑耗热量指标qH为31.82W/m2，设计热负荷指标 为q为43.82W/m2，节能建筑qH为20.6W/m2，q为28.37W/m2。采暖全年需热量：现有 建筑为95.46kwh/m2年，节能建筑为61.80kwh/m2年。.集中锅炉房：现有供热系统热网输配效率1为0.85，锅炉效率2为0.55，节能供 热系统1为0.9，2为0.68，.热电厂供电标准煤耗为0.408Kg/kwh，供热标准煤耗为40.7Kg/GJ。.水源热泵采暖COP=4.25。从表1可知，水源热泵采暖方式全年耗能量均低于集

4、中锅炉房和热电厂，节能效益比较明显 。利用井水、江、河水或工业余热为热源的水源热泵的节能性十分明显，当水源热泵的能效系 数4.0时，与热电联产供热方式比，采暖的节能性率约为40%。 当采用辅助加热热源时，水源热泵的节能性是有条件的，主要的影响因素是：水源热泵的能 效系数；辅助热源的加热容量。.水源热泵能效系数的影响(见表2)制热容量为4KW时的能耗* 表2/ COP=4 COP=4.5 节能率(%) 辅助加热量耗能(kg标煤)  3×860/7000×0.9=0.409 3×860/700 0×0.9=0.409 / 压缩机耗能(kg标煤) &

5、#160;1×0.408=0.408  0.88×0.408=0.363 / 合计  0.817  0.771  5.6 *辅助加热容量为总供热量的75%。从表2可知，COP从4提高到4.5后，节能率约为5.6%，相当于减少加热容量0.3296KW，即约相 当于减少热负荷10%。.辅助加热器加热容量的影响(见表3)制热容量为4KW时的能耗* 表3/ 辅助加热容量/总供热量0.75  辅助加热容量/总供热量0.5   节能率(%) 辅助加热量耗能(kg标煤)   0.409   2×86

6、0/7000×0.9=0.273 / 压缩机耗能(kg标煤)  0.408   1×0.408=0.408 / 合计  0.817   0.681   16.6 *COP=4.节能的条件制热容量为4KW的热电联产的能耗为：(4×860)/( 7000×0.83×0.85) =0.697kg/4kwh由此可知：当COP=4.0，辅助加热容量为总供热量的0.5时，与热电联产供热方式比，它的节能率 约为2%。当COP=4.5，辅助加热容量为总供热量的0.5时，与热电联产供热方式比，水源热泵的节能率约为

7、8%。但当COP=4.0，辅助加热容量为0.75总供热量时，热电联产将比水源热泵节能，节能效率约 为15%。当COP=4.5时，其节能率约为10%。节能的主要因素如下： .水源热泵机组直接安放在户内，热网输配损失可忽略不计。.水源热泵机组采暖能效系数COP大于4，部分负荷时，COP值仍很稳定。以井水，江、河、湖水及工业余热的低温热作为热泵热源的水源热泵系统，采暖耗热量仅 为全年需热量的1/4。.以自来水为热源的冬季需加辅助热源的水源热泵系统供热，由于考虑压缩机发热量，住宅同 时使用系数及夜间调节温度等措施后辅助加热容量约为热负荷的1/21/3，加热量约为全年 需热量的1/21/3。二、水源热泵

8、系统的经济性    经济性指的是各种空调采暖方式的初投资、运行费和热价。   目前国内外已采用的采暖空调联供方案有：.热电冷三联供： 夏季，热电厂抽汽+蒸汽吸收式制冷冬季，热电厂抽汽+汽水换热器供热.热电冷三联供： 夏季，热电厂热水+热水吸收式制冷冬季，热电厂热水+汽水换热器供热.直燃式冷热水机组：夏季、冬季，直燃式冷热水机组制冷、供热.燃气-蒸汽联合循不.电制冷+燃气(油)锅炉采暖.电动水源热泵。这类机组运行性能稳定，性能系数COP值较高，理论计算可达7，实际运 行时约为5，且由于可充分利用江河、湖、海水等自然能源，冬季供暖耗能少，是一种节能

9、 性好的冷热源设备。.空气源热泵。冷热源兼用，整体性好，安装方便，可露天安装，采用风冷，省却了冷却 塔及冷却水系统，缺点是当室外温度较低时，需增加辅助热源。各种方案的投资和成本(不 包括户内系统)见表4。各方案的投资和成本比较* 表4项目  热电冷(蒸汽) 热电冷(热水) 直燃式 电制冷锅炉供热集中式电动水源热泵 分体式空气源热泵 燃气-蒸汽联合循环投资(万元/KW)0.197/0.223(含源网)0.275/0.302(含源网)0.207  0.206  0.335  0.199  0.436

10、 成本(元/KWH)  0.139  0.151  0.214  0.207  0.167  0.220  0.081 *为住宅区三联供系统的研究中提供的数据，成本为年运行成本。下面以兴降矿十八层单身职工宿舍为例，说明水源热泵采暖空调联供方案的经济性。十八层单身宿舍建筑形状为Y形，总采暖空调建筑面积为9564m2，218层为标准层，标准 层面积为562.6m2，设计冷热负荷为573.84KW。表5为采暖空调联供方案，表6为各方案初 投资的比，表7为各方案运行费的比较，表8为各方案的综合比较。采暖空调方案 表5序号 

11、 方案 采暖空调方式  备 注方案1  以地下水为冷热源水源热 泵(水-空气)  冬天：热泵产生热风送至户内夏天：热泵产生冷风送至户内 每户设 热泵一台将风送至各房间方案2 以地下水为冷热源水源热泵(水-水)  冬天：热泵产生热水送至风机盘管 夏天：热泵产生冷水送至风机盘管  热(冷)源集中、每户设风机盘管方案3  电制冷+热电厂采暖 冬天：热电厂蒸气+汽水换热器夏天：中央空调 机送冷水至风机盘管  热(冷)源集中、每户设风机盘管对比方案  分体空调+锅炉房采暖冬天：锅炉房(

12、热电厂)供热，户内 散热器 夏天：每户安装分体空调机 热源集中、冷源分散空调品质较差各方案初投资的比较 表6 方案1(进口)方案2方案3对比方案进口 国产初投资*(万元) 237.4 305.8238.2 236.6 267.15单位建筑面积投资(元/m2) 248 319.7 249.1 247.4 279*计算时包括安装费15%，运行调试费5%，税及管理5%，设计费2%和利润10%。各方案运行费的比较(元/m2) 表7方案1方案2 方案3对比方案采暖 

13、空调 采暖 空调 采暖 空调 采暖 空调不考虑同时使用系数，热回收系数19.25 19.259.5 6.2 9.5 7.2合计 19.25 19.25 15.7 16.7考虑修正系数 10.7810.789.54.34 9.5 7.2合计 10.78 10.78 13.84 16.7BG)F 兴隆矿地处兖州市，根据兖州市气象资料，该地区冬季采暖期天数106天，延时小时数2 544小时，最

14、大负荷小时数2544*(20-0.4)/20-(17)=1847小时。夏季空调期天数90天， 延时小时数2160小时，根据济南、淄博三联供实际测试资料，取夏季最大负荷小时数为720 小时。则单位建筑面积，采暖期需供热量60W/m2*1847=110.5kwh,空调期需冷量60W/m2* 720=43.2kwh。各方案综合比较 表8方案 单位供热(冷)量能耗(kg标煤/kwh)单位供热(冷)量系统投资(万 元/KW) 单位供热(冷)量设备全年运行费(元/kwh)方案1  0.057  0.414(进口)  0.07方案2 0.0570.

15、533(进口)/0.415(国产)  0.07方案3  0.133 0.412 0.12对比方案  0.148  0.465  0.11从表6、表7、表8的对比可知，兴隆矿实施采暖空调，以方案1为佳。前面提到的方案1水源热泵(水-空气)，方案2水源热泵(水-水)在技术与经济上都是可采用的 方案。但方案2中大型水源热泵是一种集中冷(热)源的方式，目前，国内尚无大型水源热泵 厂家，进口设备较贵，而国产水源热泵系列不全，单台容量较小，只有将多台设备集中放置 在机房时，才能形成集中冷(热)源形式，投资较大，安装运行维护不便。无论是从

16、单位供热(冷)量所需能耗，还是从投资和运行费上看方案1都具有明显的优越性。 其中进口热泵机组的价格与方案2中国产设备的投资相近，但比方案2进口设备价格低得多， 且不要另建机房。因此，十八层楼单身宿舍拟采用方案1为实施方案。水源热泵采暖空调联供方案投资偏低的主要原因：.不设专用机房。中央空调的机房面积(包括空调装置、电气及其它)约为空调建筑面积的5 8%，其中空调装置约占45%，以10层建筑物为例，其中机房约占一层。水源热泵将空调 装置分散设在每户，不仅减少了机房的建设费用，在寸土寸金的地区，增加的办公面积，营 业面积的作用就更大了。.封闭水管不要保温，对竖井没有特殊要求。中央空调系统的竖井占有

17、较多建筑物的有效 面积，全空气系统的竖井面积更大。竖井布置的是否恰当，不仅会影响空调系统的效率，而 且对空调的投资有较大的影响。.不占有房间的有效面积，中央空调系统的户内装置风机盘管有时放置在窗户下，对住宅 的影响较大。水源热泵联供方案运行费偏低的原因：.水源热泵采暖运行时，约占总供热量3/4的吸收热来自井水，江、河的低温热或工业余热 ；空调运行时，约为总制冷量1.2倍的总散热量由低温热或工业余热分摊，因此，较多地降 低了采暖、空调系统的运行费。.水源热泵机组直接设置在用户房间内，减少了输配损失。.水源热泵机组能效系数较高，且性能系数的稳定性较好。.水源热泵系统具有热回收性能。当同一建筑中有的

18、房间需供热，有的房间需空调时，往 往无需冷却及辅助加热。三、水源热泵系统的可靠性    采暖、空调系统运行的可靠性指的是系统稳定性好，调节灵活。所谓稳定性好指 的 是采暖空调房间的温度、湿度、气流速度等热舒适性参数不受外界的影响，保持在设计范围 内，即当系统的某一部分发生事故，或某用户的设备发生故障时，对另外的房间没有影响或 影响较少。水源热泵系统的热泵机组设置在每个房间内，当某一台发生故障后，只要将联接 该设备的供、回水阀关断，就不会对相邻用户产生任何影响。所以说，水源热泵的稳定性非 常好。    水源热泵的温度自控装置组合在热泵机

19、组中，无需另设控制中心或控制室，用户根据自己的 愿望，可灵活地控制室温和风机转速。这种方式不仅适合于公共建筑，对不同年龄、不同职 业和不同生活要求居住的住宅建筑来说，这就显得更为重要了。    除此之外，水源热泵系统便于进行热计量，物业公司根据用户的耗电量就可向用户收费，是 解决当前采暖、空调收费难的一项重要举措。四、设计是水源热泵实现可靠性、经济性、节能性的保证条件之一。    水源热泵机组为水源热泵空调采暖系统创造了关键性的条件，没有这种机组，就不 存在这种系统。但机组运行的好坏与源、网、机组的系统组合方式密节相关。即与系统的设

20、计密切相关。    水源热泵采暖空调系统设计的特点见表9水源热泵系统设计的特点表9项目  水源热泵 中央空调水系统 水温()15/35空调7/12 采暖60/50 水量(m3/h)流速(m3/s)每冷吨0.191/s0.684m3/hV0.83m /sG1GPM=0.0631/s空调制冷量/5 采暖 制热量/10风系统)风量(l/s)送风温差(t)风速(m/s) 每冷吨142248l/s(高、中、低三档)511893m3/h=约1015 主干管23支干管22.5m/s 根据用户要求、要求高、t小、风量大。主干管3-4m/s、主干管2.5-3m/s补助加热量(KW) 按吸热量计算、考虑同时使用系数 或夜间改变设计参数后，补助加热量约为设计热负荷1/21/3 按设计热负荷计算冷却塔  按总散热量的0.60.8选